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Código genético




Enviado por dambrosio



    Introducción

    Durante muchos años el hombre se
    ha interesado por descubrir los secretos de la herencia.

    Mediante largos y difíciles estudios se
    descubrió la existencia del ADN y ARN y su
    importancia para la genética;
    al hablar de los mismos se hace referencia a la síntesis
    de las proteínas
    que van a determinar las características genotípicas y
    fenotípicas del organismo.

    A través del desarrollo del
    presente trabajo estudiaremos el proceso de la
    sintetización de proteínas
    y la transferencia del código genético.

    Hemos visto como Watson y Crick realizaron
    brillantemente la tarea de dilucidar la estructura del
    ADN y la forma
    en que este se duplica. Pero si el ADN es
    responsable de la transmisión de la información genética,
    debe ser capaz, no solo de reproducirse, con lo cual se consigue
    conservar esta información de padres a hijos sino
    también debe poder
    transmitirla. ¿Cuál es el mecanismo por el que el
    ADN dirige la
    síntesis de las sustancias del organismo? En particular
    ¿Cómo controla la síntesis de las proteínas,
    las más complicadas e importantes de todas?

    Se pensó primero en algún tipo de
    mecanismo similar al de la auto duplicación del ADN, pero no fue
    posible encontrar una adecuación fisicoquímica
    satisfactoria. Las relaciones entre el ADN y las proteínas
    eran aparentemente más complicadas. Si las proteínas
    con sus 20 aminoácidos, fueran el "lenguaje de la
    vida" -para utilizar 'la metáfora de los años 40-
    la molécula del ADN, con sus cuatro bases nitrogenadas,
    podía imaginarse como un tipo de código para este
    lenguaje.

    Así comenzó a usarse el término
    "código genético".Como se demostró
    más adelante, la idea de un "código de la vida" fue
    útil, no sólo como una buena metáfora, sino
    también como una hipótesis de trabajo.

    Los científicos, que buscaban comprender de
    qué manera el ADN, tan ingeniosa-mente almacenado en el
    núcleo, podía ordenar las estructuras
    completamente distintas de moléculas de proteínas,
    atacaron el problema con los métodos
    utilizados por los criptógrafos para
    descifrar códigos. Hay 20 aminoácidos
    biológicamente importantes y hay 4 nucleótidos
    diferentes.

    Si cada nucleótido "codificara" un
    aminoácido, sólo podrían estar codificados
    cuatro.

    Si dos nucleótidos especificaran un
    aminoácido, podría haber un número
    máximo, utilizando todas las posibles ordenaciones, de
    42, o sea, 16; todavía no son suficientes. Por
    consiguiente, cada aminoácido debe estar especificado por
    al menos 3 nucleótidos, siguiendo la analogía del
    código. Esto proporcionaría 43 ó 64
    combinaciones posibles.

    TRANSCRIPCIÓN y
    TRADUCCIÓN del mensaje.

    La biosíntesis de las proteínas
    comienza cuando un cordón de ARN, con la ayuda de ciertas
    enzimas, se forma
    frente a un segmento de uno de los cordones de la hélice
    del ADN.

    El ARN se forma a lo largo del cordón del ADN de
    acuerdo con la misma regla del apareamiento de las bases que
    regula la formación de un cordón de ADN, excepto en
    que en el ARN el uracilo sustituye a la timing debido al
    mecanismo de copia, el cordón del ARN, cuando se ha
    completado lleva una transcripción fiel del mensaje del
    ADN. Entonces el cordón de ARN se traslada al citoplasma
    en el cual se encuentran los aminoácidos, enzimas
    especiales, moléculas de ATP, ribosomas y moléculas
    de ARN de transferencia.

    Una vez en el citoplasma, la molécula de ARN se
    una a un ribosoma. Cada tipo de ARNt engancha por un extremo a un
    aminoácido particular y cada uno de estos enganches
    implica una enzima especial y una molécula de
    ATP.

    El proceso por el
    cual la información contenida en el ARN dirige o
    controla la secuencia en que deben unirse los aminoácidos
    para la síntesis de las proteínas se denomina
    traducción.

    A medida que el cordón de ARN se desplaza a lo
    largo del ribosoma, se sitúa en su lugar la siguiente
    molécula de ARNt con su aminoácido. En este punto,
    la primera molécula de ARNt se desengancha de la
    molécula de ARN. La energía de enlace que mantienen
    a la molécula de ARNt unida al aminoácido se
    utiliza ahora para forjar el enlace peptídico entre los
    dos aminoácidos, y el ARNt desprendido queda de nuevo
    disponible. Aparentemente, estas moléculas de ARNc pueden
    utilizarse muchas veces.

    El ARN mensajero parece tener una vida mucho mas
    breve.

    De esta manera, los cromosomas
    bacterianos mantienen un control muy
    rígido de las actividades celulares, evitando la producción de proteínas anormales
    que pudiera ocurrir por el posible desgaste de la molécula
    de ARN.

    descifrando el
    código.

    La existencia del ARN fue postulada en 1961 por los
    científicos franceses Francois Jacob y Jacques Monod. Casi
    inmediatamente Marahall Niremberg, del Public Healt Service de
    los EE.UU., emprendió la comprobación de la
    hipótesis del ARN. Añadió
    varios estratos brutos de ARN de una cierta variedad de fuentes
    celulares a extractos de E.coli, es decir, materia que
    contenía aminoácidos, ribosomas, ATP y ARNt
    extractados de las células de
    E.coli y encontró que todos ellos estimulaban la
    síntesis proteínica.

    El código parecía tener un lenguaje
    universal. Niremberg razonó que si E.coli podía
    leer un mensaje extraño y traducirlo en una
    proteína, quizás podría leer un mensaje
    totalmente sintético. Deseaba conocer el contenido exacto
    de cualquier mensaje que dictase.

    Una solución simple para éste problema
    aparentemente difícil se le ocurrió
    súbitamente; utilizar una molécula de ARN
    construida a base de uno sólo ribonucleótico
    repetido muchísimas veces.

    Durante el año siguiente al descubrimiento de
    Niremberg, publicado en 1961, Niremberg y Ochoa y muchos
    colaboradores, elaboraron posibles códigos para todos los
    aminoácidos utilizando ARN sintético.

    En la actualidad se han identificado todos menos tres
    trinucleótidos; 61 de las 64 combinaciones posibles. Estos
    tres se consideran en la actualidad signos de puntuación,
    significando el comienzo o el final de un mensaje concreto.
    Debido a que 61 combinaciones codifican 20 aminoácidos,
    está claro que hay cierto número de cordones
    "sinónimos".

    SÍNTESIS de las
    proteínas

    Al estudiar la transcripción del ADN al ARN ya
    hicimos referencia a la síntesis de las proteínas.
    Las instrucciones para la síntesis de las proteínas
    esta codificadas en el ADN del núcleo. Sin embargo, el ADN
    no actúa directamente, sino que transcribe su mensaje al
    ARN que se encuentra en las células.

    La síntesis de las proteínas ocurre como
    sigue:

    El ADN del núcleo transcribe el mensaje
    codificado al ARN. Una banda complementaria de ARN.

    El ARN mensajero formado sobre el ADN del núcleo,
    sale a través de los poros de la membrana nuclear y llega
    al citoplasma donde se adhiere a un ribosoma. Allí
    será leído y descifrado al código o mensaje
    codificado que trae el ADN del núcleo.

    El ARN de transferencia selecciona un aminoácido
    específico y lo transporta al sitio donde se encuentra el
    ARN mensajero. Allí engancha otros aminoácidos de
    acuerdo a la información codificada, y forma un
    polipéptido. Varias cadenas de polipéptidos se unen
    y constituyen las proteínas. El ARNt, queda
    libre.

    Las proteínas formadas se desprenden del ribosoma
    y posteriormente serán utilizados por las células.
    Igualmente el ARN de transferencia, es "descargado" y el ARN
    mensajero, se libera del ribosoma y puede ser destruido por las
    enzimas celulares
    o leído por una o más ribosomas.

    Las síntesis de las proteínas comienza,
    por consiguiente, en el núcleo, ya que allí el ADN
    tiene la información, pero se efectúa en el
    citoplasma a nivel de los ribosomas.

    regulación genética.

    Modelo de Jacob y Monod

    La célula
    realiza una serie de procesos
    químicos muy complejos en los que intervienen muchas
    enzimas
    ¿Cómo y quien sigue éstos procesos?
    ¿Cómo se sintetizan las proteínas en
    función de las necesidades del organismo o de las
    condiciones del medico?.

    Las síntesis de enzimas
    está dirigida y regulada por los genes.
    ¿Cómo se efectúa esta regulación?. El
    modelo
    genético propuesto por Jacob y Monod explica este
    mecanismo.

    Estos autores distinguen varios tipos de
    genes:

    Los genes estructurales: Ocupan una
    función del ADN y tienen la función de explicar la
    función de aminoácidos en las moléculas de
    proteínas.

    El operon: Está formado por
    varios genes estructurales y el gen operado que
    están ubicado en el extremo inicial. Este gen actúa
    como interruptor de corriente.

    El gen regulador: Produce una
    determinada sustancia que al combinarse con el producto
    final, actúa como represor del operon. Esta
    sustancia produce un bloqueo de la acción del operon ya
    que se combinaron con el operador, el cual como dijimos
    anteriormente.

    La teoría
    de Un gen – una enzima

    La teoría
    más ampliamente aceptada sobre la manera de actuar los
    genes proviene de los trabajos de loa genetistas G. W. Beadle y
    E. L. Fatom, con el moho rojo del pan, Neurospora Crassa,
    perteneciente a los hongos
    asoomicetos. Neurospora es particularmente un organismo apropiado
    para llevar adelante estudios genéticos.

    La Neurospora puede crecer en tubos de ensayo que
    contengan un medio de cultivo muy simple compuesto de: sacarosa,
    unas pocas sales y una vitamina, la biotina que proporciona todos
    los requerimientos nutricionales que necesita Neurospora para
    crecer, vivir y reproducirse. A partir de éstas sustancia
    relativamente complejas requeridas para su vida, tales como
    proteínas y ácidos nucleicos.

    Beadle y Tatum expusieron a la acción de los
    rayos ultravioletas algunas esporas sexuales provenientes de
    cierto tipo de apareamiento de Neurospora. Lego dejaron que
    éstas esporas germinaran en un medio "completo", es decir,
    enriquecidos con vitaminas y
    aminoácidos. Una vez que se hubo desarrollado el micelio,
    se hicieron cruces con otros tipos de apareamiento. Las
    ascosporas producidas fueron retiradas individualmente y luego
    colocadas separadamente en medios de
    cultivos completos.

    Una vez que crecieron, se colocaron porciones de micelio
    de cada cultivo en un medio mínimo. A veces el crecimiento
    continuaba, a veces se suspendía, cuando esto
    último ocurría la raza particular recibía
    varias vitaminas,
    aminoácidos, etc. hasta lograr que se produjera
    crecimiento. Finalmente se pudo establecer que cada raza
    deficientemente era capaz de crecer en un medio mínimo, al
    cual se había agregado una sustancia accesoria, por
    ejemplo, la tiamina. Beadle y Tatum supusieron que la
    radiación ultravioleta había producido una
    mutación del gen, que posibilita la síntesis de la
    tiamina, y lo había transformado en un alelo que no es
    capaz de hacerlo.

    La síntesis de tiamina a partir de las sustancias
    simples presentes en el medio mínimo no ocurre mediante
    una sólo reacción química, sino a
    través de una serie completa de reacciones. Como todas las
    reacciones químicas en los seres vivos, cada una requiere
    la presencia de una enzima específica mediante la
    adición de compuestos intermedios (precursores) al medio
    en el cual crecía el moho.

    Los investigadores concluyeron que el cambio de un
    precursor a otro estaba bloqueado por cuanto la enzima
    específica requerida estaba ausente.

    Sobre ésta base, crearon la teoría
    de "Un gen – una enzima" referente a la acción del
    gen, que puede formularse en los siguientes términos: cada
    gen en un determinado organismo regula la producción de una enzima
    específica.

    Son éstas enzimas las que pueden llevar a cabo
    todas las actividades metabólicas del organismo, de las
    cuales a la vez depende el desarrollo de
    una estructura y
    su fisiología característica, es decir, el fenotipo del
    organismo.

    CONCLUSIÓN

    El código genético se transfiere desde el
    núcleo hasta el citoplasma a través del ARN y ARNt
    donde se producen las proteínas específicas que
    determinan al organismo.

    Se hicieron muchas investigaciones
    en el amo 1961, y se descubrieron todos los trinucleótidos
    y su importancia.

    Finalmente se pudo establecer la teoría
    de un gen – una enzima que establece que cada gen en
    determinado organismo regula la producción de una enzima
    especifica.

    De allí la importancia del código
    genético en la determinación de todas las características de los
    organismos.

    BIBLIOGRAFÍA

    Mazparrote, Serafín. BIOLOGÍA 2
    DIVERSIFICADO. EDITORIAL BIOSFERA
    . 2ª
    Edición. Caracas Venezuela.
    1992. 295 P.P.

     

     

    Autor:

    E-mail:

    U.E.N. "Eduardo Oxford" 2º En Ciencias

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